在漫長(zhǎng)的實(shí)踐探索中，古人發(fā)現(xiàn)中藥的功效作用與某些口嘗滋味有直接的關(guān)系，然后抽象地推演出中藥的藥性。電子鼻和電子舌是模擬嗅覺(jué)、味覺(jué)而設(shè)計(jì)的傳感陣列分析新技術(shù)，是整體信息綜合反應(yīng)。將電子鼻與電子舌相結(jié)合，氣味兼?zhèn)?，能呈現(xiàn)出味覺(jué)與嗅覺(jué)的總體信息。中藥因其獨(dú)特的氣味和質(zhì)量要求，在中藥材基原鑒別、質(zhì)量檢測(cè)、產(chǎn)地區(qū)分以及中藥材炮制品等方面都在廣泛使用這種智能感官分析技術(shù)，在中藥行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。
本文將茯苓作為研究對(duì)象，利用以電子鼻和電子舌為主的人工智能感官分析技術(shù)，探索茯苓藥性理論及其產(chǎn)地差異，為揭示茯苓的藥性理論、地域鑒別和品質(zhì)評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。依據(jù)智能感官技術(shù)模擬人的味覺(jué)系統(tǒng)表征了茯苓氣味、滋味信息，研究發(fā)現(xiàn)茯苓含有豐富的嗅覺(jué)和味覺(jué)信息，以甜味、苦味和鮮味最為顯著。
一 材料和方法
1材料
藥材樣品采集于安徽、云南、貴州、廣西、湖北、湖南等6個(gè)?。▍^(qū)）18個(gè)產(chǎn)地。
02儀器
PEN3便攜式電子鼻
日本INSENT電子舌
03電子鼻檢測(cè)
精確稱取茯苓粉2.0g，放入200mL頂空取樣杯中，檢測(cè)后密封。在室溫下重復(fù)測(cè)量5次。預(yù)采樣階段5s后，電子鼻測(cè)量時(shí)間設(shè)置為100s，沖洗時(shí)間為60s。腔內(nèi)流速為300mL·min-1，初始注射流速為300mL·min-1。這10個(gè)電子鼻傳感器的響應(yīng)曲線如圖1所示。在測(cè)量過(guò)程中，各傳感器的響應(yīng)值在70s后逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定，因此提取80s的信號(hào)作為原始數(shù)據(jù)。
04電子舌檢測(cè)
精確稱取茯苓粉2.0g，用100mL純凈水溶解，回流提取1h，得到濾液，冷卻過(guò)濾。取30mL濾液到電子舌專用燒杯中。電子舌傳感器和參考電極在安裝前應(yīng)在激活液中激活24h。隨后，在測(cè)量過(guò)程中使用基準(zhǔn)液校正使數(shù)據(jù)穩(wěn)定。所有樣品在25℃室溫下測(cè)定，以基準(zhǔn)液作為清洗液。在1r·s-1攪拌速度條件下，傳感器持續(xù)清洗120s后測(cè)量30s。如圖2所示，每個(gè)傳感器的響應(yīng)信號(hào)直到15s時(shí)穩(wěn)定，因此提取30s時(shí)的響應(yīng)值進(jìn)行進(jìn)一步分析。
二 基于電子鼻技術(shù)的氣味分析
01茯苓的氣味組成
取電子鼻傳感器陣列響應(yīng)值的平均值作雷達(dá)圖，如圖3所示。每個(gè)傳感器的響應(yīng)值都在零以上，不同產(chǎn)地的茯苓氣味組成基本相同，強(qiáng)度略有差異。
02電子鼻主成分分析
電子鼻主成分分析的結(jié)果表明，前三個(gè)主成分的特征值均大于1，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)95.05%，由圖4可知，安徽和湖北的茯苓樣品存在較大的重疊，云南、貴州、廣西和湖南的樣品重疊更為嚴(yán)重。
03Loadinsg分析
Loadings分析的算法與PCA的算法相同，是對(duì)傳感器的分析，得出傳感器區(qū)分樣品的能力。由圖分析可推測(cè)，各產(chǎn)地的茯苓樣品在氣味上的差異主要來(lái)自于無(wú)機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。
三 基于電子舌技術(shù)的氣味分析
01茯苓樣品的整體味覺(jué)信息
不同于以往人們對(duì)茯苓滋味的認(rèn)識(shí)，茯苓樣品除咸味、酸味外，其他的味覺(jué)屬性基本都在無(wú)味點(diǎn)以上，說(shuō)明茯苓具有豐富的味覺(jué)信息。茯苓最突出的味道是甜味和苦味。另外，不同產(chǎn)地茯苓的某些味覺(jué)屬性在雷達(dá)圖上重疊度較低，如酸味、澀味和苦味的回味，但各個(gè)產(chǎn)地的樣品酸味響應(yīng)值在無(wú)味點(diǎn)-13以下，見(jiàn)圖6。
02電子舌主成分分析
圖7為電子舌檢測(cè)結(jié)果的響應(yīng)值降維后所得的主成分分析結(jié)果?？傮w來(lái)看，西南地區(qū)（云南、廣西、貴州）的茯苓樣品與岳西地區(qū)（安徽、湖北）的茯苓樣品能夠得到大致劃分。
03聚類分析
R型系統(tǒng)聚類是根據(jù)變量之間的親疏程度，將具有共同特征的對(duì)象聚集在一起?，F(xiàn)以組間聯(lián)接方法，區(qū)間采用平方歐氏距離作為測(cè)量，做聚類分析，聚類結(jié)果見(jiàn)圖8。
四 茯苓氣味和滋味的產(chǎn)地差異
從茯苓氣味的PCA分析結(jié)果可知，在地理位置上以長(zhǎng)江為分界點(diǎn)，能有效區(qū)分長(zhǎng)江以北和長(zhǎng)江以南的茯苓樣品。云南、貴州、廣西、湖南的樣品生長(zhǎng)和采收于長(zhǎng)江以南，湖北和安徽的樣品生長(zhǎng)和采收于長(zhǎng)江以北。根據(jù)雷達(dá)圖可知，W5S、W1S和W1W傳感器響應(yīng)值較高，Loadings分析結(jié)果顯示茯苓氣味的差異主要來(lái)源于無(wú)機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。因此選擇對(duì)上述氣味靈敏的傳感器進(jìn)一步分析茯苓氣味的產(chǎn)地差異，結(jié)果如圖9所示，安徽和湖北的茯苓樣品氣味響應(yīng)值顯然低于云南、貴州、廣西、湖南的樣品，說(shuō)明長(zhǎng)江以北和長(zhǎng)江以南的樣品在無(wú)機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物氣味成分上存在較大差異。
茯苓味覺(jué)信息的雷達(dá)圖分析可知，茯苓甜味顯著，但各產(chǎn)地之間差異不顯著。各產(chǎn)地的茯苓樣品味覺(jué)值的差異主要集中在苦味、澀味和苦味的回味上。因此，選擇苦味、澀味、苦味的回味進(jìn)行分析探討產(chǎn)地之間的差異，結(jié)果如圖10所示。由圖可知，湖北和安徽的茯苓樣品苦味和苦味的回味都顯著高于長(zhǎng)江以南——云南、貴州、廣西、湖南的茯苓樣品，且湖北和安徽的茯苓樣品苦味的回味在無(wú)味點(diǎn)0以上，長(zhǎng)江以南的樣品苦味的回味都在無(wú)味點(diǎn)以下。對(duì)于澀味，長(zhǎng)江以北的茯苓澀味在無(wú)味點(diǎn)以下，而長(zhǎng)江以南的茯苓澀味都在人的無(wú)味點(diǎn)以上。
來(lái)源：感官科學(xué)與評(píng)定整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來(lái)源。封面圖及文章配圖來(lái)源：創(chuàng)客貼。參考文獻(xiàn)：修慧迪,程磊,王文全,等.基于智能感官分析技術(shù)探討茯苓藥性理論及其產(chǎn)地差異[J].文山學(xué)院學(xué)報(bào),2023,36(05):7-12.
提醒：文章僅供參考，如有不當(dāng)，歡迎留言指正和交流。且讀者不應(yīng)該在缺乏具體的專業(yè)建議的情況下，擅自根據(jù)文章內(nèi)容采取行動(dòng)，因此導(dǎo)致的損失，運(yùn)營(yíng)方不負(fù)責(zé)。如文章涉及侵權(quán)或不愿我平臺(tái)發(fā)布，請(qǐng)聯(lián)系處理。
本文將茯苓作為研究對(duì)象，利用以電子鼻和電子舌為主的人工智能感官分析技術(shù)，探索茯苓藥性理論及其產(chǎn)地差異，為揭示茯苓的藥性理論、地域鑒別和品質(zhì)評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。依據(jù)智能感官技術(shù)模擬人的味覺(jué)系統(tǒng)表征了茯苓氣味、滋味信息，研究發(fā)現(xiàn)茯苓含有豐富的嗅覺(jué)和味覺(jué)信息，以甜味、苦味和鮮味最為顯著。
一 材料和方法
1材料
藥材樣品采集于安徽、云南、貴州、廣西、湖北、湖南等6個(gè)?。▍^(qū)）18個(gè)產(chǎn)地。
PEN3便攜式電子鼻
精確稱取茯苓粉2.0g，放入200mL頂空取樣杯中，檢測(cè)后密封。在室溫下重復(fù)測(cè)量5次。預(yù)采樣階段5s后，電子鼻測(cè)量時(shí)間設(shè)置為100s，沖洗時(shí)間為60s。腔內(nèi)流速為300mL·min-1，初始注射流速為300mL·min-1。這10個(gè)電子鼻傳感器的響應(yīng)曲線如圖1所示。在測(cè)量過(guò)程中，各傳感器的響應(yīng)值在70s后逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定，因此提取80s的信號(hào)作為原始數(shù)據(jù)。
精確稱取茯苓粉2.0g，用100mL純凈水溶解，回流提取1h，得到濾液，冷卻過(guò)濾。取30mL濾液到電子舌專用燒杯中。電子舌傳感器和參考電極在安裝前應(yīng)在激活液中激活24h。隨后，在測(cè)量過(guò)程中使用基準(zhǔn)液校正使數(shù)據(jù)穩(wěn)定。所有樣品在25℃室溫下測(cè)定，以基準(zhǔn)液作為清洗液。在1r·s-1攪拌速度條件下，傳感器持續(xù)清洗120s后測(cè)量30s。如圖2所示，每個(gè)傳感器的響應(yīng)信號(hào)直到15s時(shí)穩(wěn)定，因此提取30s時(shí)的響應(yīng)值進(jìn)行進(jìn)一步分析。
01茯苓的氣味組成
取電子鼻傳感器陣列響應(yīng)值的平均值作雷達(dá)圖，如圖3所示。每個(gè)傳感器的響應(yīng)值都在零以上，不同產(chǎn)地的茯苓氣味組成基本相同，強(qiáng)度略有差異。
02電子鼻主成分分析
電子鼻主成分分析的結(jié)果表明，前三個(gè)主成分的特征值均大于1，其累積貢獻(xiàn)率達(dá)95.05%，由圖4可知，安徽和湖北的茯苓樣品存在較大的重疊，云南、貴州、廣西和湖南的樣品重疊更為嚴(yán)重。
Loadings分析的算法與PCA的算法相同，是對(duì)傳感器的分析，得出傳感器區(qū)分樣品的能力。由圖分析可推測(cè)，各產(chǎn)地的茯苓樣品在氣味上的差異主要來(lái)自于無(wú)機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。
三 基于電子舌技術(shù)的氣味分析
不同于以往人們對(duì)茯苓滋味的認(rèn)識(shí)，茯苓樣品除咸味、酸味外，其他的味覺(jué)屬性基本都在無(wú)味點(diǎn)以上，說(shuō)明茯苓具有豐富的味覺(jué)信息。茯苓最突出的味道是甜味和苦味。另外，不同產(chǎn)地茯苓的某些味覺(jué)屬性在雷達(dá)圖上重疊度較低，如酸味、澀味和苦味的回味，但各個(gè)產(chǎn)地的樣品酸味響應(yīng)值在無(wú)味點(diǎn)-13以下，見(jiàn)圖6。
圖7為電子舌檢測(cè)結(jié)果的響應(yīng)值降維后所得的主成分分析結(jié)果?？傮w來(lái)看，西南地區(qū)（云南、廣西、貴州）的茯苓樣品與岳西地區(qū)（安徽、湖北）的茯苓樣品能夠得到大致劃分。
R型系統(tǒng)聚類是根據(jù)變量之間的親疏程度，將具有共同特征的對(duì)象聚集在一起?，F(xiàn)以組間聯(lián)接方法，區(qū)間采用平方歐氏距離作為測(cè)量，做聚類分析，聚類結(jié)果見(jiàn)圖8。
從茯苓氣味的PCA分析結(jié)果可知，在地理位置上以長(zhǎng)江為分界點(diǎn)，能有效區(qū)分長(zhǎng)江以北和長(zhǎng)江以南的茯苓樣品。云南、貴州、廣西、湖南的樣品生長(zhǎng)和采收于長(zhǎng)江以南，湖北和安徽的樣品生長(zhǎng)和采收于長(zhǎng)江以北。根據(jù)雷達(dá)圖可知，W5S、W1S和W1W傳感器響應(yīng)值較高，Loadings分析結(jié)果顯示茯苓氣味的差異主要來(lái)源于無(wú)機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物。因此選擇對(duì)上述氣味靈敏的傳感器進(jìn)一步分析茯苓氣味的產(chǎn)地差異，結(jié)果如圖9所示，安徽和湖北的茯苓樣品氣味響應(yīng)值顯然低于云南、貴州、廣西、湖南的樣品，說(shuō)明長(zhǎng)江以北和長(zhǎng)江以南的樣品在無(wú)機(jī)硫化物、有機(jī)硫化物、甲基類化合物和氮氧化合物氣味成分上存在較大差異。
提醒：文章僅供參考，如有不當(dāng)，歡迎留言指正和交流。且讀者不應(yīng)該在缺乏具體的專業(yè)建議的情況下，擅自根據(jù)文章內(nèi)容采取行動(dòng)，因此導(dǎo)致的損失，運(yùn)營(yíng)方不負(fù)責(zé)。如文章涉及侵權(quán)或不愿我平臺(tái)發(fā)布，請(qǐng)聯(lián)系處理。
